培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的探究式教學(xué)設(shè)計(jì)

李玥 黎云祥

摘 要：本文以時(shí)間軸為主線敘述植物生長素的發(fā)現(xiàn)過程，同時(shí)創(chuàng)設(shè)問題情境，設(shè)計(jì)問題梯度，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、合作探究，主動(dòng)構(gòu)建知識結(jié)構(gòu)體系，從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)探究的能力。

關(guān)鍵詞：科學(xué)思維；科學(xué)探究；批判性思維；教學(xué)設(shè)計(jì)

一、 教材分析

本節(jié)內(nèi)容選自人教版生物必修3《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》第3章第1節(jié)。這部分內(nèi)容既可以對第1、2章動(dòng)物體的穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)進(jìn)行總結(jié)和延伸，又為繼續(xù)探索生長素的生理過程和其他植物激素進(jìn)行引導(dǎo)和鋪墊，起到了承上啟下的作用。通過學(xué)習(xí)這部分內(nèi)容，學(xué)生能夠掌握科學(xué)研究的方法，體驗(yàn)科學(xué)探究的過程，培養(yǎng)科學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力，因此，為了讓學(xué)生更好地掌握，筆者把本節(jié)內(nèi)容分為生長素的發(fā)現(xiàn)過程和生長素的產(chǎn)生、運(yùn)輸和分布兩個(gè)課時(shí)。

二、 教學(xué)目標(biāo)

為更好地貫徹落實(shí)新課程標(biāo)準(zhǔn)，培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科素養(yǎng)，筆者制訂了以下教學(xué)目標(biāo)：

（一） 科學(xué)思維

1. 歸納與概括：基于植物生長素的探究歷程，概括出生長素的產(chǎn)生部位、作用部位、植物激素的概念等內(nèi)容。

2. 批判性思維和創(chuàng)造性思維：指出科學(xué)家實(shí)驗(yàn)中存在的不足之處并設(shè)計(jì)改正方案。

（二） 科學(xué)探究

通過分析植物生長素的發(fā)現(xiàn)歷程，強(qiáng)化對照實(shí)驗(yàn)原理和單一變量原則，體驗(yàn)科學(xué)探究過程，培養(yǎng)科學(xué)探究能力，鍛煉實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路，訓(xùn)練邏輯思維的嚴(yán)密性和嚴(yán)謹(jǐn)性。

（三） 社會責(zé)任

結(jié)合本地資源，把植物向光性原理應(yīng)用到生產(chǎn)生活中。

三、 教學(xué)重難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)：植物生長素的發(fā)現(xiàn)過程。

教學(xué)難點(diǎn)：科學(xué)家探究實(shí)驗(yàn)中存在的不足之處及改正措施；探究式實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)。

四、 教學(xué)過程

教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖

（一） 情境設(shè)疑，導(dǎo)入新課

教師展示一株直立生長的盆栽，請學(xué)生思考，自然條件下盆栽怎樣才能夠彎曲生長？并說明原因。

學(xué)生傾聽思考以日常生活現(xiàn)象導(dǎo)入新課，讓學(xué)生在真實(shí)的情景中運(yùn)用生物學(xué)知識，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

（二） 合作探究，進(jìn)入主題

1. 19世紀(jì)末 達(dá)爾文

達(dá)爾文最先注意到植物向光性的現(xiàn)象，并設(shè)計(jì)以下實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探索（見圖1）。

提問：（1）觀察圖片，分別描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。（2）構(gòu)成對照實(shí)驗(yàn)的原則是什么？（3）上述哪些實(shí)驗(yàn)可以形成對照實(shí)驗(yàn)？指出其自變量，說出每組對照實(shí)驗(yàn)分別可以得出什么結(jié)論。

教師給予學(xué)生適當(dāng)?shù)臅r(shí)間進(jìn)行小組討論。

圖1 達(dá)爾文的實(shí)驗(yàn)示意圖

小組討論后，派代表表述討論結(jié)果，組間相互修正，最后聽老師總結(jié)，得出結(jié)論。

通過分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，強(qiáng)化對照實(shí)驗(yàn)原理和單一變量原則，引導(dǎo)學(xué)生自主探究、合作學(xué)習(xí)，充分發(fā)揮學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。

2. 1910年 鮑森·詹森

達(dá)爾文雖未驗(yàn)證自己提出的假設(shè)，但卻指引著年輕一代進(jìn)行探索，其中包括鮑森·詹森（見圖2）和拜爾（見圖3）。

教師提問：（1）觀察圖片，分別描述現(xiàn)象。（2）以上實(shí)驗(yàn)是否構(gòu)成對照實(shí)驗(yàn)？請說明原因。（3）該實(shí)驗(yàn)是否存在不足之處？如果有，請改正。

圖2 鮑森·詹森實(shí)驗(yàn)示意圖

學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)后，討論、交流，得出結(jié)論，派代表闡述結(jié)果。引導(dǎo)學(xué)生在觀察實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出新的問題，發(fā)展學(xué)生的批判性思維和創(chuàng)新性思維；進(jìn)一步強(qiáng)化對照實(shí)驗(yàn)原理和單一變量原則。

3. 1914年 拜爾

教師提問：（1）觀察圖片，描述現(xiàn)象。（2）該實(shí)驗(yàn)為什么要在黑暗條件下進(jìn)行？（3）以上實(shí)驗(yàn)是否構(gòu)成對照實(shí)驗(yàn)？請說明原因。

圖3 拜爾的實(shí)驗(yàn)示意圖

分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，回答相應(yīng)問題。鼓勵(lì)學(xué)生由宏觀到微觀、由現(xiàn)象到結(jié)論，培養(yǎng)學(xué)生圖文信息轉(zhuǎn)化的能力。

4. 1928年 溫特

溫特的實(shí)驗(yàn)（見圖4）進(jìn)一步證明了上述三個(gè)科學(xué)家實(shí)驗(yàn)結(jié)論的正確性。

教師提問：（1）觀察以上圖片，描述現(xiàn)象。（2）該實(shí)驗(yàn)是否完善以及如何改進(jìn)？

圖4 溫特的實(shí)驗(yàn)示意圖

認(rèn)真思考討論并回答問題，質(zhì)疑實(shí)驗(yàn)并提出改正意見。引導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)會介質(zhì)轉(zhuǎn)移實(shí)驗(yàn)的方法，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究能力，訓(xùn)練學(xué)生形成嚴(yán)密的科學(xué)思維。

5. 其他科學(xué)家的探索歷程

課件展示以下內(nèi)容：

1931年，郭葛從 中提取出 ；1946年，科學(xué)家從 中分離出生長素，并確定其化學(xué)本質(zhì)是 ；之后研究發(fā)現(xiàn)，植物體具有生長素效應(yīng)的物質(zhì)還有 和 等。

閱讀教材P47到P48相應(yīng)內(nèi)容，填空。培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

五、 教學(xué)反思

整個(gè)教學(xué)過程，由傳統(tǒng)的直觀教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)閱l(fā)式教學(xué)，形成以“學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”的新型教學(xué)模式。通過設(shè)計(jì)環(huán)環(huán)相扣的問題梯度，鼓勵(lì)學(xué)生在合作與交流中主動(dòng)建構(gòu)知識結(jié)構(gòu)體系，培養(yǎng)學(xué)生的主人翁意識，最終實(shí)現(xiàn)有意義學(xué)習(xí)。同時(shí)，在分析探究性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出新的問題，訓(xùn)練學(xué)生的批判性思維，發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新性思維，最終培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。

（通訊作者：黎云祥）

作者簡介：

李玥，黎云祥，四川省南充市，西華師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院。